Forças Centrípetas

A força centrípeta não é um tipo de força como a gravidade ou o eletromagnetismo, sacou? Ela é mais uma descrição de como as forças atuam quando um corpo está fazendo uma curva ou girando em círculo. Essa força sempre aponta para o centro da trajetória circular do objeto, tipo o cabo que segura um peso girando. Sem ela, o objeto sairia voando reto para fora da curva.

Então, como ela funciona? Bem, qualquer tipo de força que faz um objeto seguir um caminho curvo pode ser uma força centrípeta. Pode ser tensão, gravidade, atrito, ou até uma combinação delas. A regra é que a força centrípeta total precisa ser $F_c = frac{mv^2}{r}$ , onde $m$ é a massa do objeto, $v$ é a velocidade e $r$ é o raio da curva. Isso mantém o objeto girando bonitinho em vez de sair pela tangente.

Para não derrapar no vestibular, lembra que a força centrípeta não é uma força extra que aparece do nada; ela é a soma de todas as forças que estão empurrando ou puxando o objeto para o centro do círculo. E não confunde com força centrífuga, hein? A centrífuga é a tendência do objeto de querer fugir para fora da curva, mas essa danada é uma força fictícia que a gente só sente porque estamos girando junto com o objeto. Fica esperto que isso pode ser uma pegadinha na prova!

Exercício Resolvido

Um carro de $1000 text{ kg}$ está fazendo uma curva de raio $50 text{ m}$ a uma velocidade constante de $20 text{ m/s}$ . Qual é a magnitude da força centrípeta atuando sobre o carro?

Solução: Aplicamos a fórmula da força centrípeta: $F_c = frac{mv^2}{r}$ . Substituindo os valores, temos $F_c = frac{1000 text{ kg} times (20 text{ m/s})^2}{50 text{ m}} = frac{1000 text{ kg} times 400 text{ m}^2/text{s}^2}{50 text{ m}} = 8000 text{ N}$ .

Alternativas:

(a) $400 text{ N}$
(b) $2000 text{ N}$
(c) $4000 text{ N}$
(d) $8000 text{ N}$
(e) $16000 text{ N}$

Exercícios Propostos

1. Uma criança está girando uma pedra de $0,5 text{ kg}$ amarrada a uma corda de $2 text{ m}$ de comprimento. Se a pedra faz $3$ voltas por segundo, qual é a força centrípeta necessária para manter a pedra em movimento circular?

(a) $9 text{ N}$
(b) $18 text{ N}$
(c) $28 text{ N}$
(d) $56 text{ N}$
(e) $112 text{ N}$

2. Um satélite de $200 text{ kg}$ orbita a Terra a uma altitude onde a gravidade é $8 text{ m/s}^2$ . Se o raio da órbita do satélite é $10000 text{ m}$ , qual é a força centrípeta que mantém o satélite em órbita?

(a) $16 text{ N}$
(b) $160 text{ N}$
(c) $1600 text{ N}$
(d) $16000 text{ N}$
(e) $160000 text{ N}$

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